CN102746580A - 一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法，属于超疏水薄膜材料技术领域。它解决了现有的超疏水聚丙烯薄膜制备成本过高，过程复杂等问题。本超疏水聚丙烯薄膜表面结构类似于天然芋头叶的表面结构，它的制备方法是将新鲜芋头叶放置于浇注模具内，再将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂和交联剂按比例混合并搅拌，把混合物中的气泡抽出，然后浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化后，获得硫化硅橡胶软模板。将浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥后撕下即为超疏水聚丙烯薄膜。本发明的优点在于制备工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备具有很好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于超疏水薄膜材料技术领域，涉及超疏水聚丙烯薄膜，特别涉及一种在室温大气环境中制备的超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
近年来，受荷叶效应的启发，与水接触角大于150°的超疏水表面材料引起了广泛的关注。由于水滴滴到超疏水表面上通常会形成亮晶晶的球形水珠，水珠与表面的接触面积非常小且水珠极易滚动并带走表面的灰尘，具有自清洁的性质，另外，超疏水表面还具有防水、防雾、抗氧化等等特点，因而在科学研究和工农业生产以及日常生活中都具有广泛的应用前景。
目前，有很多方法被用来构建具有超疏水表面的固体材料，如江雷等在《Angew.Chem.Int.Ed.》2004,43,4338-4341上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面，其接触角为160.4±1.2°；金美花等在《Advanced Materials》2005，17，1977-1981上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚丙烯薄膜；Poncin-Epaillard等在《Surface & Coatings Technology》2006，200，5296-5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏水聚乙烯薄膜，其接触角达到170°；除了以上方法以外，还有溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机械拉伸法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，难以推广应用。因此发明一种简单的技术制备超疏水表面是非常有必要的。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有的超疏水聚丙烯薄膜所存在的上述问题，而提出了一种无味无毒，对环境友好的超疏水聚丙烯薄膜。
本发明的第二个目的是针对现有的超疏水聚丙烯薄膜制备过程中所存在的上述问题，而提出了一种工艺简单、重现性好且成本较低的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的薄膜表面结构类似于天然芋头叶的表面结构。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜中，所述的薄膜与水的接触角在150°～160°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10°。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）选取新鲜的芋头叶并裁剪成合适大小，冲洗掉新鲜芋头叶表面的灰尘；
（2）将新鲜芋头叶放置于与芋头叶长宽相对应的浇注模具内作为原始模板；
（3）将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂和交联剂按100：0.1～5：1～20的比例混合并搅拌10～30分钟，然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出，再将室温硫化硅橡胶的混合物浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化18～30小时后从芋头叶上轻轻撕下固化的室温硫化硅橡胶，获得硫化硅橡胶软模板；
（4）将硫化硅橡胶软模板置于模具内，将浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥8～15小时后形成超疏水聚丙烯薄膜，之后轻轻撕下该薄膜即为所要制备的超疏水聚丙烯薄膜。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，所述的催化剂为二丁基二月桂酸锡。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，所述的交联剂为正硅酸乙酯。
与现有技术相比，本超疏水聚丙烯膜的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。且根据上述制备方法制得的超疏水聚丙烯薄膜超疏水性质稳定，无味无毒，对环境友好，在液体无损失输送、防水防潮等领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1是实施例1中获得的芋头叶状超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
图2是实施例2中获得的芋头叶状超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
图3是实施例3中获得的芋头叶状超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本超疏水聚丙烯薄膜通过下列制备方法制作而成：
第一步：用自来水将新鲜芋头叶表面的灰尘冲洗干净后将芋头叶裁剪成长为20cm、宽为15cm大小；
第二步：将第一步中裁剪完成的芋头叶放入高度为8cm的浇注模具内作为原始模板待用；
第三步：将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂（二丁基二月桂酸锡）和交联剂（正硅酸乙酯）按100：1：5的比例混合并搅拌20分钟，然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出，再将室温硫化硅橡胶的混合物浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化24小时后从芋头叶上轻轻撕下固化的室温硫化硅橡胶，获得硫化硅橡胶软模板；
第四步：将硫化硅橡胶软模板置于高度为8.1cm的模具内，将浓度为50mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥10小时后轻轻撕下该薄膜即为所要制备的超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为156±1.6°（如图1所示），滚动角为8°。
采用上述方法制备而成的超疏水聚丙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0~40℃、相对湿度为20%~90%的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。
实施例2
本实施例中，超疏水聚丙烯薄膜通过下列制备方法制作而成：
第一步：用自来水将新鲜芋头叶表面的灰尘冲洗干净后将芋头叶裁剪成长为50cm、宽为50cm大小；
第二步：将第一步中裁剪完成的芋头叶放入高度为8cm的浇注模具内作为原始模板待用；
第三步：将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂（二丁基二月桂酸锡）和交联剂（正硅酸乙酯）按100：5：20的比例混合并搅拌30分钟，然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出，再将室温硫化硅橡胶的混合物浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化30小时后从芋头叶上轻轻撕下固化的硫化硅橡胶，获得硫化硅橡胶软模板；
第四步：将硫化硅橡胶软模板置于高度为8.1cm的模具内，将浓度为80mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥20小时后轻轻撕下该薄膜即为所要制备的超疏水聚丙烯薄膜；用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为158±1.9°（如图2所示），滚动角为9°。
采用上述方法制备而成的超疏水聚丙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0~40℃、相对湿度为20%~90%的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。
实施例3
本实施例中，超疏水聚丙烯薄膜通过下列制备方法制作而成：
第一步：用自来水将新鲜芋头叶表面的灰尘冲洗干净后将芋头叶裁剪成长为30cm、宽为30cm大小；
第二步：将第一步中裁剪完成的芋头叶放入高度为8cm的浇注模具内作为原始模板待用；
第三步：将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂（二丁基二月桂酸锡）和交联剂（正硅酸乙酯）按100：1：10的比例混合并搅拌10分钟，然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出，再将室温硫化硅橡胶的混合物浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化20小时后从芋头叶上轻轻撕下固化的硫化硅橡胶，获得硫化硅橡胶软模板；
第四步：将硫化硅橡胶软模板置于高度为8.1cm的模具内，将浓度为30mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥13小时后轻轻撕下该薄膜即为所要制备的超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为153±1.8°（如图3所示），滚动角为5°。
采用上述方法制备而成的超疏水聚丙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0~40℃、相对湿度为20%~90%的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的薄膜表面结构类似于天然芋头叶的表面结构。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的薄膜与水的接触角在150°～160°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10°。
3.一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）选取新鲜的芋头叶并裁剪成合适大小，冲洗掉新鲜芋头叶表面的灰尘；
（2）将新鲜芋头叶放置于与芋头叶长宽相对应的浇注模具内作为原始模板；
（3）将液态室温硫化硅橡胶和它的催化剂和交联剂按100：0.1～5：1～20的比例混合并搅拌10～30分钟，然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出，再将室温硫化硅橡胶的混合物浇注于模具内的新鲜芋头叶上，在室温大气环境中固化18～30小时后从芋头叶上轻轻撕下固化的室温硫化硅橡胶，获得硫化硅橡胶软模板；
（4）将硫化硅橡胶软模板置于模具内，将浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液浇注于硫化硅橡胶软模板上，并在室温大气环境中干燥8～15小时后形成超疏水聚丙烯薄膜，之后轻轻撕下该薄膜即为所要制备的超疏水聚丙烯薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为二丁基二月桂酸锡。
5.根据权利要求3或4所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述的交联剂为正硅酸乙酯。
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